KR102130628B1

KR102130628B1 - 영상 촬영 기기

Info

Publication number: KR102130628B1
Application number: KR1020180113885A
Authority: KR
Inventors: 정하대
Original assignee: 주식회사 뷰웍스
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-07-06
Also published as: KR20200034281A

Abstract

영상 촬영 기기가 개시된다. 본 발명에 따른 영상 촬영 기기는, 렌즈 배럴과 렌즈 배럴 내 렌즈 군을 통과하는 광으로부터 이미지를 센싱하는 촬상 소자를 실장한 촬상 소자 모듈, 그리고 촬상 소자 모듈이 내장된 외부 하우징을 포함하는 영상 촬영 기기에 있어서, 외부 하우징에 내장되고 중앙에 원형 또는 다각형의 홀이 형성된 촬상 소자 기판 및 촬상 소자 기판의 홀에 대응되는 크기로 융기부가 형성된 방열판을 포함하며, 융기부가 홀을 통과하여 촬상 소자 기판 전방의 촬상 소자 뒷면에 직접 접촉되고, 외부 하우징에 방열판의 가장 자리부분이 직접 접촉되어, 촬상 소자에서 발생한 열을 방열판이 흡수하고 외부 하우징을 통해 외부로 방열시키도록 구성된 것을 요지로 한다.

Description

영상 촬영 기기{Camera devices with heat dissipation structure}

본 발명은 영상 촬영 기기에 관한 것으로, 특히 단순한 구조이면서 높은 방열 성능을 발휘할 수 있는 방열 구조를 갖춘 영상 촬영 기기에 관한 것이다.

전자식 카메라에 실장되는 CCD(Charge Coupled Devices) 등의 반도체 촬상 소자는 기기의 온도가 오를수록, 또한 빛에 노출되는 시간이 길어질수록 암전류(Dark current)에 의한 다크 노이즈(Dark noise)가 증가하는 경향이 있으며, 이는 카메라의 촬상 감도를 저하시키는 주된 요인이 된다.

이에 따라, 미소한 광을 장시간 노출시켜 촬영하는 천체 사진용 카메라나 과학 연구용 현미경 카메라, 산업용 카메라와 같은 고감도 카메라 장치에는, 촬상 소자의 배면을 펠티어 소자나 공냉, 수냉, 액체 질소 등을 이용하여 강제 냉각방식으로 냉각시켜 암전류를 큰 폭으로 절감시키는 기술을 사용하고 있다.

예를 들어, 일본공개특허 제1997-162379호의 '냉각형 CCD 카메라 장치'는 펠티어 소자를 이용하는 기술로서, 펠티어 소자와 접하는 열전도 금구에 창을 설치하고, CCD의 패키지나 열전도 금구를 펠티어 소자로 먼저 결로시켜 CCD 표면의 결로를 방지하는 기술을 개시하고 있다.

또한, 미국등록특허 제6,466,443호의 'Heat sink fastener with pivotable securing means'는 냉각팬을 이용하는 공기냉각방식의 대표적인 일례로서, 열원인 CPU 표면에 히트싱크를 부착하여 열원의 열을 흡수하고, 히트싱크의 상단에 냉각팬을 설치하여 공기로 히트싱크를 냉각시키도록 구성되어 있다.

그러나 펠티어 소자를 이용하는 CCD(Charge Coupled Devices) 냉각 방식은, 펠티어 소자에 전력을 공급하는 전력라인의 추가로 인하여 장치의 복잡도가 증가하는 문제가 있으며, 펠티어 소자의 사용으로 인하여 전체 소비 전력이 커지는 문제가 있다.

그리고 히트싱크와 냉각팬을 이용하는 공기냉각 방식 역시, 냉각팬 사용으로 인해 전체 소비 전력이 크고, 팬이 회전하면서 발생하는 소음이 문제가 되며, 특히 구조적으로 복잡하고 많은 조립공정이 요구되며, 히트싱크와 냉각팬의 부피로 인하여 장치를 소형화하는데 한계가 있다는 문제가 있다.

한편, 한국등록특허 제10-0444559호의 '반도체장치'는 CCD 칩의 하부에 부착된 판상의 방열판을 이용하여 상기 CCD 칩의 온도 상승을 억제하는 열전도 냉각방식을 채택한 기술로서, 전술한 펠티어 소자나 냉각팬과 같이 전력을 필요로 하는 부품의 사용을 배제할 수 있는 특징이 있다.

때문에 제작 단가나 장치 소형화 측면에서 종래의 펠티어 소자 또는 냉각팬을 사용하는 방식에 비해 유리하다는 장점이 있다. 그러나 방열판 구조가 단순하여 CCD 칩이 발생시키는 고온 열에 대한 억제 효과가 충분히 발휘되지 못해 전체적인 방열 성능이 떨어지는 단점이 있다.

일본공개특허 제1997-162379호(공개일 1997. 06. 20) 한국등록특허 제10-0444559호(등록일 2004. 08.05)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 구조가 단순하면서도 촬상 소자에 대한 효과적인 냉각 효과를 기대할 수 있는 영상 촬영 기기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 펠티어 소자나 냉각팬과 같은 전류 소모성 부품의 사용을 배제하고 장치 소형화를 달성할 수 있는 영상 촬영 기기를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 실시 예에 따르면,

렌즈 배럴과 렌즈 배럴 내 렌즈 군을 통과하는 광으로부터 이미지를 센싱하는 촬상 소자를 실장한 촬상 소자 모듈, 그리고 촬상 소자 모듈이 내장된 외부 하우징을 포함하는 영상 촬영 기기에 있어서,

상기 외부 하우징에 내장되고 중앙에 원형 또는 다각형의 홀이 형성된 촬상 소자 기판; 및

상기 촬상 소자 기판의 홀에 대응되는 크기로 융기부가 형성된 방열판;을 포함하며,

상기 융기부가 상기 홀을 통과하여 촬상 소자 기판 전방의 상기 촬상 소자 뒷면에 직접 접촉되고, 상기 외부 하우징에 방열판의 가장 자리부분이 직접 접촉되어, 촬상 소자에서 발생한 열을 상기 방열판이 흡수하고 외부 하우징을 통해 외부로 방열시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기는, 상기 촬상 소자 기판과 촬상 소자 사이에 개재되며, 상기 촬상 소자를 촬상 소자 기판으로부터 이격시켜 지지하는 지지 블록을 더 포함할 수 있다.

이때 상기 촬상 소자 기판의 상기 홀 주변에 복수의 소켓이 실장되고, 촬상 소자 기판과 마주하는 촬상 소자의 면에는 상기 소켓 각각에 대응하도록 복수의 핀이 형성되며, 상기 소켓과 대응되는 핀의 결합을 통해 촬상 소자 기판으로부터 이격된 상태로 촬상 소자가 상기 촬상 소자 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 융기부가 통과하는 지지 블록의 중앙부 개구와 상기 융기부 사이에 상기 복수의 소켓을 등 또는 부등 간격으로 정렬시켜 고정시키는 홀더가 개재될 수 있으며, 보다 바람직하게는 홀더는 전기적 절연체일 수 있다.

또한, 상기 촬상 소자와 융기부가 접하는 면 사이에 열전도성 탄성패드(Thermal pad)가 개재될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 융기부는 바람직하게는, 평행한 두 개의 열전도편과, 상기 열전도편의 일단을 상호 연결하도록 구비되며, 상기 촬상 소자와 마주하는 측에 고른 전열면이 형성된 열입력편;으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 적용된 상기 방열판은 바람직하게는, 상기 융기부와, 융기부의 양 측부에서 상기 융기부와 연결되는 제1 전열부 및 제2 전열부를 포함하며, 상기 제1 전열부와 제2 전열부 각각에는 하나 이상의 간격 유지구가 형성되고, 상기 간격 유지구에 의해 상기 제1 전열부와 제2 전열부가 촬상 소자 기판으로부터 소정 거리 이격되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 융기부에 의해 촬상 소자 기판과 촬상 소자 사이에 제1 공냉채널이 형성되고, 촬상 소자 기판과 소정 거리 이격 배치되는 상기 제1 전열부와 제2 전열부에 의해 촬상 소자 기판과 방열판 사이에 제2 공냉채널과 제3 공냉채널이 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 외부 하우징에 접촉되는 상기 방열판의 가장 자리부분에 판상의 방열편이 형성되고, 상기 방열편을 통해 방열판이 외부 하우징에 면접촉되도록 구성됨으로써, 효과적인 열전달이 구현될 수 있다.

또한, 상기 지지 블록의 최외면은 촬상 소자의 위치 조정 및 블록의 조립성을 위해, 상기 하우징과 일정간격 이격되도록 구성하고, 지지 블록은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 재질로 구성하며, 촬상 소자 기판의 상기 지지 블록이 접촉하는 부분에 도금처리를 하여 EMI(Electromagnetic interference), ESD(Electrostatic discharge)에 대비하고, 동시에 촬상 소자 기판에서 지지 블록 측으로 열전도 성능이 향상되도록 할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기에 의하면, 열원(발열 요소)인 촬상 소자 뒷면에 외부 하우징과 연결된 금속 방열판을 직접 접촉시켜 촬상 소자의 열을 금속 방열판 및 외부 하우징을 통해 외부로 방열시킬 수 있는 구조로서, 구조가 매우 단순하면서도 별도의 전류 소모성 부품 사용 없이도 높은 냉각 성능이 발휘될 수 있다.

또한, 펠티어 소자나 냉각팬과 같은 전류 소모성 부품의 사용이 배제됨으로써, 장비 전체의 소비 전력이 크게 줄어 에너지 효율 면에서도 유리한 장점이 있고, 전류 소모성 부품을 사용하지 않는 단순 기구적인 구조이기 때문에 조립공정 축소에 따른 양산성 증대와 더불어, 장비를 보다 소형화하고 콤팩트화는 추세에서 시장의 요구에 부응할 수 있다.

또한, 구조적으로는 촬상 소자가 지지 블록을 통해 기판(촬상 소자 기판)으로부터 이격된 상태로 기판에 전기적으로 연결되는 구조이기 때문에, 촬상 소자가 발생시킨 열이 기판에 직접적으로 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 예를 들어 고온의 열로 인한 기판 변형이나 부품 손상 또는 그로 인한 장치 오작동을 방지 또는 최소화할 수 있다.

또한, 촬상 소자 기판에 별도의 소켓을 장착하여 촬상 소자가 지지 블록을 통해 촬상 소자 기판으로부터 이격된 상태로 촬상 소자 기판에 전기적으로 연결되는 구조이기 때문에, 기판 기능검사 시 고가의 촬상 소자에 가해질 수 있는 전기적인 손상을 방지할 수 있고, 지지 블록의 두께 변화를 통해 사양 변화에 맞춰 촬상 소자와 기판 사이의 간격을 보다 자유롭게 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기의 부분 절개 단면도.
도 2는 본 발명의 주요부인 촬상 소자 모듈을 분리 도시한 분리 사시도.
도 3은 도 1의 'A'부를 확대 도시한 본 발명의 요부 확대도.
도 4는 도 2에 도시된 방열판을 A-A선 방향에서 바라본 절개 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 방열판을 B-B선 방향에서 바라본 절개 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기에서 촬상 소자에서 발생한 열의 흐름을 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기의 부분 절개 단면도이며, 도 2는 본 발명의 주요부인 촬상 소자 모듈을 분리 도시한 분리 사시도이다. 그리고 도 3은 도 1의 'A'부를 확대 도시한 본 발명의 요부 확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기(1)는, 렌즈 마운트(10)와 촬상 소자 모듈(20), 그리고 외부 하우징(40)을 포함한다. 렌즈 마운트(10)의 전단에 렌즈 배럴(부호 생략)이 장착되며, 촬상 소자 모듈(20)은 상기 렌즈 배럴 내 렌즈 군을 통과하는 광으로부터 이미지를 센싱하는 촬상 소자(21)를 포함한다.

렌즈 마운트(10)는 렌즈 배럴과 카메라 본체를 연결해주는 역할을 한다. 렌즈 제조사에 따라 마운트 플랜지백 거리 즉, 촬상 소자의 촬상면으로부터 렌즈 마운트(10)의 앞단까지의 거리 및 렌즈 장착방식이 다를 수 있기 때문에 렌즈 마운트(10)의 길이나 구조에 있어 특별한 제한이 있는 것은 아니다.

촬상 소자 모듈(20)은 촬상 소자(21) 및 촬상 소자(21)를 실장하는 촬상 소자 기판(23)을 포함한다. 또한 촬상 소자(21) 구동열에 의한 암전류(Dark current) 및 그에 따른 다크 노이즈(Dark noise) 발생을 방지하는 방열요소인 방열판(24)을 구비한다. 촬상 소자(21)는 상기 렌즈 배럴 내 렌즈 군을 통과하는 광으로부터 이미지를 센싱하고 이미지 데이터를 전기신호 형태로 촬상 소자 기판(23)에 제공한다.

촬상 소자(21)로부터 제공된 이미지 데이터는 촬상 소자 기판(23)에 실장된 처리요소를 통한 데이터 처리 과정(이미지 데이터를 이미지 형태로 재구성하는 일련의 데이터 처리 과정)을 거쳐 장비에 일체로 구성된 디스플레이부(부호 생략)에 전달됨으로써 사용자가 인식 가능하게 표출되거나, 전용 케이블을 통해 연결된 컴퓨터와 같은 외부 기기에 전달될 수 있다.

외부 하우징(40)에 내장된 상기 촬상 소자 기판(23)에는 그 중앙부에 원형 또는 다각형의 홀(230)이 형성된다. 그리고 상기 방열판(24)에는 상기 촬상 소자 기판(23)의 홀(230)에 대응되는 위치에 상기 홀(230)에 상응하는 크기로 융기부(240)가 형성되며, 융기부(240)는 상기 홀(230)을 통과하여 광의 입력방향을 기준으로 촬상 소자 기판(23) 전방에 위치하는 상기 촬상 소자(21) 뒷면에 직접 접촉된다.

융기부(240)가 촬상 소자(21)에 접하는 상기 방열판(24)의 최외곽 가장 자리부분은 장비의 외형을 구성하는 상기 외부 하우징(40)과 접촉하도록 구성된다. 이에 따라 촬상 소자(21)에서 열이 발생하면 그 열을 상기 방열판(24)이 흡수하며, 흡수된 열은 방열판(24)을 따라 상대적으로 저온 측인 상기 외부 하우징(40)에 전달되고 외부 하우징(40)을 통해 공기중으로 방출된다.

즉 본 발명의 실시 예에 적용된 촬상 소자 모듈(20)은, 촬상 소자(21)에서 발생한 열을 촬상 소자(21)에 접촉된 융기부(240)를 통해 상기 방열판(24)이 흡수하고, 방열판(24)이 흡수한 열을 외부 하우징(40)을 통해 외부로 방열시키는 구조로서, 종래와 같은 별도의 전류 소모성 부품의 사용 없이도 촬상 소자(21)의 열을 효과적으로 외부로 방열시킬 수 있다.

방열판(24)은 예를 들어, 구리(Cu)나 알루미늄(Al)과 같이 가벼우면서도 높은 열전도율을 갖는 금속일 수 있으나, 구리나 알루미늄과 같은 금속으로 국한되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 은(Ag)이나 베릴륨(Be)과 같이 높은 열전도율을 갖는 금속 또는 금속과 거의 유사한 열전도성을 지닌 열전도성 플라스틱 역시 사용이 가능하기 때문이다.

촬상 소자(21)와 촬상 소자 기판(23) 사이에는 지지 블록(26)이 개재될 수 있다. 지지 블록(26)은 촬상 소자 기판(23)과 상기 촬상 소자(21) 사이에서 두 구성요소(21, 23) 간의 거리를 일정하게 유지시켜 연결하기 위한 것이며, 방열판(24) 및 복수의 간격 유지용 다리(265)와 연결되어 외부 하우징(40) 내 정해진 위치에 안정적으로 배치될 수 있다.

지지 블록(26)의 최외면은 촬상 소자(21)의 위치 조정 및 지지 블록(26)의 조립성을 위해, 외부 하우징(40)과 일정간격 이격되도록 구성하되, 지지 블록(26)을 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 재질로 구성하고, 촬상 소자 기판의 상기 지지 블록이 접촉하는 부분에 도금처리를 하여 EMI(Electromagnetic interference), ESD(Electrostatic discharge)에 대비하고, 동시에 촬상 소자 기판에서 지지 블록 측으로 열전도 성능이 향상되도록 구성할 수도 있다.

촬상 소자 기판(23)의 상기 홀(230) 주변에는 복수의 소켓(232)이 실장된다. 그리고 촬상 소자 기판(23)과 마주하는 촬상 소자(21)의 면에는 상기 소켓(232) 각각에 대응하여 복수의 핀(212)이 형성된다. 이에 따라 장비 조립 시 상기 촬상 소자 기판(23) 상의 소켓(232)과 이에 대응되는 핀(212)들의 결합을 통해 지지 블록(26)을 통해 서로 이격된 상태로 촬상 소자(21)는 상기 촬상 소자 기판(23)과 전기적으로 연결된다.

조립 과정에서 촬상 소자(21)의 안정적인 조립 및 소켓(232)과 핀(212) 결합부의 외부 충격에 대한 저항성을 높일 수 있도록, 상기 융기부(240)가 통과하는 지지 블록(26)의 중앙부 개구(260)와 상기 융기부(240) 사이에는 도 1 및 도 3의 도시와 같이, 상기 복수의 소켓(232)을 등 또는 부등 간격으로 정렬시켜 고정시켜주는 절연체인 홀더(50)가 개재될 수 있다.

한편, 방열판(24)에 대한 상기 촬상 소자(21)의 열전달 효율은, 촬상 소자(21)와 상기 방열판(24), 구체적으로는 융기부(240)와의 접촉 상태에서 따라 크게 좌우된다. 따라서 열전달 효율을 높이기 위해서는 촬상 소자(21)와 융기부(240) 사이의 안정적인 밀착이 요구되며, 이를 위해 열전도성 탄성패드(Thermal pad, 22)가 개재된다.

열전도성 탄성패드(Thermal pad, 22)는 상기 촬상 소자(21)와 융기부(240)가 접하는 면 사이에 개재되어, 이들(촬상 소자와 융기부)이 서로 안정적으로 밀착되어 면접촉을 할 수 있도록 유도하고, 이를 통해 상기 촬상 소자(21)로부터 상기 방열판(24) 방향으로 안정적이고 신속한 열전달이 이루어질 수 있도록 기능한다.

즉 열전도성 탄성패드(Thermal pad, 22)는 융기부(240)에 대한 촬상 소자(21)의 안정적인 밀착을 통해 접촉면적을 증대시켜 열전달 효율을 높이기 위한 것이며, 예를 들어, 열전도성 실리콘고무 또는 열전도성 합성고무와 같은 탄성체 표면에 열전도성 탄성 접착제를 이용하여 금속막을 입힌 구성일 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.

도 4와 도 5는 도 2에 도시된 방열판을 A-A선 방향과 B-B선 방향에서 각각 바라본 절개 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 실시 예에 적용된 방열판의 구성에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 1 및 도 4와 도 5를 참조하면, 방열판(24)의 주된 기능은 촬상 소자(21)에 대한 방열 기능이지만, 촬상 소자 기판(23)을 포함한 촬상 소자 모듈(20)을 외부 하우징(40) 내 정해진 위치에 고정시켜주는 지지구 역할도 겸한다. 이와 같은 방열판(24)은 촬상 소자(21)와 직접 또는 열전도성 탄성패드(22)를 매개로 간접적으로 접하는 전술한 융기부(240)를 포함한다.

방열판(24)은 또한 외부 하우징(40)과 접촉하는 판상의 방열편(246)을 구비한다. 방열편(246)은 방열판(24)의 최외곽 가장 자리 선단에서 대략 직각으로 절곡되어 상기 외부 하우징(40)의 길이방향으로 임의 길이 연장된 구성일 수 있으며, 방열편(246)과 외부 하우징(40) 사이에 신속한 열전달이 이루어질 수 있도록 외부 하우징(40)의 내면의 일부와 면접촉하도록 구성될 수 있다.

경우에 따라서는, 외부 하우징(40)과 방열편(246)의 사이, 좀 더 구체적으로는 외부 하우징(40)에 접촉되는 방열편(246)의 면에 서멀 그리스(Thermal grease)와 같은 열전달 유체 물질을 도포하여, 상기 방열편(246)에서 외부 하우징(40) 방향으로 안정적이고 신속한 열전달이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.

또한, 방열편(246)을 방열판(24)의 외측으로 임의 각도 경사지게 구성할 수도 있다. 방열편(246)을 방열판(24)의 외측으로 임의 각도 경사지게 구성하면, 상기 방열편(246)이 외부 하우징(40)의 대응되는 면에 탄성 밀착되는 형태로 강한 면접촉을 이루게 되므로, 별도의 고정수단 없이도 촬상 소자 모듈(20)이 외부 하우징(40) 내 지정된 위치에 고정될 수 있다.

더하여, 방열편(246)을 방열판(24)의 외측으로 임의 각도 경사지게 구성하여 방열편(246)이 외부 하우징(40)의 대응되는 면에 탄성 밀착되는 형태로 강한 면접촉을 이루도록 구성하면, 외부 하우징(40)과 방열판(24) 사이의 안정적인 밀착으로 열전달되는 면적이 증대됨으로써 방열판(24)에서 외부 하우징(40) 측으로의 열전달도 원활하게 행해질 수 있다.

여기서, 방열편(246)의 개수나 형성 위치는 외부 하우징(40)의 형상이나 크기에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로, 그 개수나 형성 위치가 도면에 예시된 형태로 국한되는 것은 아님을 밝혀 둔다.

한편, 융기부(240)는 바람직하게, 도면상 촬상 소자 기판(23) 측에서 촬상 소자(21)를 향하여 수평방향으로 뻗은 서로 평행한 두 개의 열전도편(240b, 도 5 참조)과, 상기 열전도편(240b)의 일단을 상호 연결하도록 구비되며 상기 촬상 소자(21)와 마주하는 측에 면이 고른 전열면을 갖는 열입력편(240a)으로 이루어진 구성일 수 있다.

융기부(240)의 양 측부에는 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244)가 상기 융기부(240)와 연결되도록 구비된다. 그리고 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244) 각각에는 간격 유지구(248)가 하나 이상씩 형성되며, 간격 유지구(248)와 촬상 소자 기판(23)을 통과하고 지지 블록(26)에 결합되는 체결부재(249)를 통해 상호 결합되어 하나의 촬상 소자 모듈(20)을 구성한다.

체결부재(249)는 상기 간격 유지구(248)와 촬상 소자 기판(23), 그리고 지지 블록(26)을 하나로 결합시키는 역할 뿐 아니라, 방열판(24)을 사이에 두고 상기 촬상 소자 기판(23)의 후방에 대향 배치되는 다른 기판(도시 생략) 사이에서 두 기판을 전기적으로 연결하는 커넥터들의 접촉 높이를 일정하게 유지시켜 안정성을 높여주는 역할을 한다

그리고, 간격 유지구(248)는 촬상 소자 기판(23)과 마주하는 상기 제1 전열부(242) 및 제2 전열부(244) 각각의 면보다 촬상 소자 기판(23) 측으로 임의 길이 뻗어, 부품 조립 후 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244)를 촬상 소자 기판(23)과 이격시킴으로써 방열판(24)의 열이 기판에 미치는 영향을 줄어들게 하는 역할을 한다.

또한, 융기부(240)에 의해 촬상 소자 기판(23)과 촬상 소자(21) 사이에 공기가 유동할 수 있는 제1 공냉채널(250)이 형성되고, 상기 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244)에 의해 촬상 소자 기판(23)과의 사이에 제2 공냉채널(252)과 제3 공냉채널(254)이 형성됨으로써, 대류에 의한 각 공냉채널 내 공기유동에 따른 냉각효과가 발휘되어 보다 신속한 방열이 구현될 수 있다.

이하 상기와 같이 구성된 영상 촬영 기기에서 촬상 소자의 열을 기기 외부로 방출하는 과정을 상기 영상 촬영 기기의 개략적인 작동과 연계하여 간단히 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기에서 촬상 소자에서 발생한 열의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 영상 촬영 시 피사체에서 반사된 광은 렌즈 배럴의 입광부(부호 생략)를 통해 렌즈 배럴 내 렌즈 군으로 입사되며, 촬상 소자(21)는 상기 렌즈 배럴 내 렌즈 군(도시 생략)을 통과하는 광으로부터 이미지를 센싱하고 이미지 데이터를 전기신호 형태로 촬상 소자 기판(23)에 제공한다.

촬상 소자(21)로부터 제공된 이미지 데이터는 촬상 소자 기판(23)에 실장된 처리요소를 통한 데이터 처리 과정(이미지 데이터를 이미지 형태로 재구성하는 일련의 데이터 처리 과정)을 거쳐 장비에 일체(또는 별개)로 구성된 디스플레이부에 전달됨으로써 사용자가 인식 가능하게 표출되거나, 전용 케이블을 통해 연결된 컴퓨터와 같은 외부 기기에 전달된다.

촬상 소자(21)는 외부의 광으로부터 이미지를 센싱하고 이미지 데이터를 전기신호 형태로 변환시킨다. 때문에 그 과정에서 많은 열이 발생한다. 특히 촬상 소자(21)가 광에 노출되는 시간이 길어질수록 더욱 많은 열이 발생한다. 발생한 열은 암전류(Dark current)에 의한 다크 노이즈(Dark noise)를 증가시키는 요인이 되며, 결과적으로 카메라의 촬상 감도를 저하시키는 원인이 된다.

본 발명의 실시 예는 펠티어 소자나 냉각팬과 같은 전류 소모성 부품을 사용하지 않고도 촬상 소자(21)의 열을 장비 외부로 신속하고 효율적으로 방열시킬 수 있다. 열원(발열 요소)인 촬상 소자(21) 뒷면에 외부 하우징(40)과 연결된 방열판(24)을 직접 접촉시켜 촬상 소자(21)의 열을 금속 방열판(24) 및 외부 하우징(40)을 통해 외부로 방열시키는 구조를 마련하고 있기 때문이다.

좀 더 구체적으로, 촬상 소자(21)에서 열이 발생하면 그 열은 열전도성 탄성패드(22)를 통해 방열판(24)에 흡수된다. 그리고 흡수된 열은 방열판(24)을 따라 상대적으로 저온 측인 상기 외부 하우징(40)에 전달되고 외부 하우징(40)을 통해 공기중으로 방출된다. 또한 열의 일부는 촬상 소자(21)를 지지하는 지지 블록(26)을 통해서도 외부 하우징(40)에 전달되고 공기중으로 방출된다.

즉 촬상 소자(21)에서 발생한 대부분의 열은 열전도성 탄성패드(22) -> 방열판(24) -> 외부 하우징(40)으로 이어지는 하나의 열전달 경로를 거쳐 장비 외부로 방출되고, 일부 열은 지지 블록(26) -> 외부 하우징(40)으로 연결되는 다른 열전달 경로를 통해 장비 외부로 방출된다. 때문에 펠티어 소자나 냉각팬과 같은 전류 소모성 부품 없이도 원활한 방열이 구현될 수 있다.

또한, 촬상 소자(21)의 열이 방열판(24)을 통해 외부 하우징(40)으로 이동하는 중간에, 방열판(24)의 융기부(240)에 의한 제1 공냉채널(250)과, 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244)에 의한 제2 공냉채널(252)과 제3 공냉채널(254)을 유동하는 상대적으로 온도가 낮은 공기의 냉각작용으로 일부는 외부 하우징(40) 내부로 확산 방열됨으로써 전체적으로 효과적인 방열이 구현된다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영 기기에 의하면, 열원(발열 요소)인 촬상 소자 뒷면에 외부 하우징과 연결된 금속 방열판을 직접 접촉시켜 촬상 소자의 열을 금속 방열판 및 외부 하우징을 통해 외부로 방열시킬 수 있는 구조로서, 구조가 매우 단순하면서도 별도의 전류 소모성 부품 사용 없이도 높은 냉각 성능이 발휘될 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 영상 촬영 기기 10 : 렌즈 마운트
20 : 촬상 소자 모듈 21 : 촬상 소자
22 : 열전도성 탄성패드 23 : 촬상 소자 기판
24 : 방열판 26 : 지지 블록
40 : 외부 하우징 50 : 홀더
212 : 핀 230 : 홀
232 : 소켓 240 : 융기부
240a : 열입력편 240b : 열전도편
242 : 제1 전열부 244 : 제2 전열부
246 : 방열편 248 : 간격 유지구
249 : 체결부재 250 : 제1 공냉채널
252 : 제2 공냉채널 254 : 제3 공냉채널

Claims

렌즈 배럴과 렌즈 배럴 내 렌즈 군을 통과하는 광으로부터 이미지를 센싱하는 촬상 소자(21)를 실장한 촬상 소자 모듈(20), 그리고 촬상 소자 모듈(20)이 내장된 외부 하우징(40)을 포함하는 영상 촬영 기기(1)에 있어서,
상기 외부 하우징(40)에 내장되고 중앙에 원형 또는 다각형의 홀(230)이 형성된 촬상 소자 기판(23); 및
상기 촬상 소자 기판(23)의 홀(230)에 대응되는 크기로 융기부(240)가 형성된 방열판(24);을 포함하며,
상기 융기부(240)가 홀(230)을 통과하여 촬상 소자 기판(23) 전방의 상기 촬상 소자(21) 뒷면에 직접 접촉되고, 상기 외부 하우징(40)에 방열판(24)의 가장 자리부분이 직접 접촉되어, 촬상 소자(21)에서 발생한 열을 상기 방열판(24)이 흡수하고 외부 하우징(40)을 통해 외부로 방열시키도록 구성되되,
외부 하우징(40)에 접촉되는 상기 방열판(24)의 가장 자리부분에 판상의 방열편(246)이 형성되고, 상기 방열편(246)을 통해 방열판(24)이 외부 하우징(40)에 면접촉되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상 소자 기판(23)과 촬상 소자(21) 사이에 개재되며, 상기 촬상 소자(21)를 촬상 소자 기판(23)으로부터 이격시켜 지지하는 지지 블록(26);을 더 포함하는 영상 촬영 기기.
제 2 항에 있어서,
상기 촬상 소자 기판(23)의 상기 홀(230) 주변에 복수의 소켓(232)이 실장되고, 촬상 소자 기판(23)과 마주하는 촬상 소자(21)의 면에는 상기 소켓(232) 각각에 대응하도록 복수의 핀(212)이 형성되며,
상기 소켓(232)과 대응되는 핀(212)의 결합을 통해 촬상 소자 기판(23)으로부터 이격된 상태로 촬상 소자(21)가 상기 촬상 소자 기판(23)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.
제 3 항에 있어서,
상기 융기부(240)가 통과하는 지지 블록(26)의 중앙부 개구(260)와 상기 융기부(240) 사이에 상기 복수의 소켓(232)을 등 또는 부등 간격으로 정렬시켜 고정시키는 절연체인 홀더(50)가 개재되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 촬상 소자(21)와 융기부(240)가 접하는 면 사이에 열전도성 탄성패드(Thermal pad, 22)가 개재되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 융기부(240)는,
대향되는 한 쌍의 열전도편(240b)과;
상기 열전도편(240b)의 일단을 상호 연결하도록 구비되며, 상기 촬상 소자(21)와 마주하는 측에 면이 고른 전열면이 형성된 열입력편(240a);로 구성됨을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방열판(24)은,
융기부(240)와;
융기부(240)의 양 측부에서 상기 융기부(240)와 연결되는 제1 전열부(242) 및 제2 전열부(244);를 포함하며,
상기 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244) 각각에는 하나 이상의 간격 유지구(248)가 형성되고, 상기 간격 유지구(248)에 의해 상기 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244)가 촬상 소자 기판(23)과 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기
제 7 항에 있어서,
상기 융기부(240)에 의해 촬상 소자 기판(23)과 촬상 소자(21) 사이에 제1 공냉채널(250)이 형성되고,
촬상 소자 기판(23)과 소정 거리 이격 배치되는 상기 제1 전열부(242)와 제2 전열부(244)에 의해 촬상 소자 기판(23)과 방열판(24) 사이에 제2 공냉채널(252)과 제3 공냉채널(254)이 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 지지 블록(26)의 최외면이 외부 하우징(40)과 일정간격 이격되도록 구성되되, 지지 블록(26)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 재질로 구성되고, 촬상 소자 기판(23)의 상기 지지 블록(26)이 접촉하는 부분이 도금처리 된 것을 특징으로 하는 영상 촬영 기기.